利用楔块滑动摩擦耗能的自复位阻尼器抗震性能研究
发布时间：2021-02-16 01:45
本文提出一种利用楔块滑动摩擦耗能的自复位阻尼器,该阻尼器由Ni-Ti形状记忆合金（shape memory alloy,简称SMA）杆和摩擦楔块组成。与其它现有类型的基于SMA的自复位阻尼器相比,该阻尼器可显著提高能量吸收能力。而且可以根据需要方便地调节阻尼器的强度和变形能力。为了验证新型阻尼器的耗能与自复位的能力及其在结构中的抗震效果,本文对阻尼器进行了一系列由局部到整体的研究。本论文具体工作如下:1、介绍了利用楔块摩擦耗能的SMA自复位阻尼器构造及力学模型。针对利用SMA提供反作用力和恢复力,楔块在运行过程中提供摩擦力,建立力学平衡方程,并在SMA本构模型的基础上,根据阻尼器位移推算出SMA的出力与楔块的摩擦出力。2、对新型阻尼器进行了性能试验,考虑了一系列不同的加载制度,并进行对比分析。试验表明新型的阻尼器可以表现出稳定的滞回能量耗散响应和可靠的自复位性能,阻尼器部件中未产生任何可见的损坏。试验结果还表明,新型阻尼器对不同加载方案不敏感,有良好的稳定性。之后再对试验进行实体建模有限元分析,得到了理想的模拟效果。整体而言,通过性能试验和模拟仿真验证了阻尼器的耗能能力和自复位效果。3...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１结构模型??
山东大学硕士学位论文??器由ＳＭＡ棒自复位部分和楔形滑块摩擦耗能部分组成，其中楔形滑块的摩擦出??力与ＳＭＡ棒的出力成正比。阻尼器功能特性如下：①自复位功能，外力作用结??束后ＳＭＡ棒可以使楔块回到原位置；②较强的能量耗散功能，可以有效减少结??构在地震作用下的反应；③克服了静摩擦与动摩擦的界线，获得了稳定的摩擦耗??能能力。??出力?出力?出力??位移?￣￣￣?—?＾位移??ＳＭＡ超弹性曲线（不考虑耗能）?摩擦耗能曲线模型?阻尼器复合曲线模型??图２－２理想力－变形模型示意图??２．３试验研究??２．３．１试验尺寸设计??试验目的：（１）验证新型阻尼器的坡面摩擦机制与ＳＭＡ材料进行组合工作??的性能；（２）考察楔块摩擦阻尼器能否得到预期的、较饱满的、可恢复的滞回曲??线。??根据之前所述的阻尼器设计原理，如图２－３和图２－４，加工制作了阻尼器试??件。试件的四个摩擦楔块由Ｑ２３５Ｂ钢制成，屈服强度为２３５ＭＰａ，楔块是使用铣??床加工的。组装好的阻尼器总长度为２１０ｍｍ，高１６０ｍｍ，厚７０ｍｍ；各楔形滑??块间的接触斜面与水平面的夹角为ａ?＝４５°?，称为主坡面倾角；“Ｖ”型摩擦接触??斜面的角度３?＝１１．３°，称为副坡面倾角；试件使用的两根形状记忆合金棒是由镍??钛合金制成的，直径为７．５ｍｍ，单根总长度为２５５ｍｍ，净长度为１８５ｍｍ，两侧??为螺纹段；安装前，先对ＳＭＡ棒进行热处理，并进行训练使其性能达到稳定状??态。??图２－５为阻尼器的试验装置，将试件放置在刚性试验台上，并承受垂直布置??的ＭＴＳ施加的压缩－卸载反向力。通过连接到ＭＴＳ的称重传感器记录试件的出??力，并测量楔块Ｉ和
山东大学硕士学位论文??两??（ａ）楔块１１１和ＩＶ?（ｂ）楔块Ｉ和ＩＩ??图２－３楔块加工尺寸图（ｍｍ）??／螺纹部分????；＜＾??＾?，?Ａ?／有效截面部分??ｒ＼ｙｉ??ｃｊ?ｍ?ｉｖ??Ｉ＾Ｖｊ??／螺纹部分??图２－４阻尼器组装示意图??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]铰支桁架-框架结构抗震设计与性能研究[J]. 蒋庆,王瀚钦,冯玉龙,种迅. 工程力学. 2019(03)
[2]摩擦耗能型SMA杆自复位梁柱节点滞回性能分析[J]. 李灿军,周臻,谢钦. 工程力学. 2018(04)
[3]不同直径NiTi形状记忆合金棒材的超弹性试验研究[J]. 王伟,邵红亮. 结构工程师. 2014(03)
[4]EPS颗粒轻质混合土的蠕变模型及其有限元二次开发[J]. 高洪梅,陈国兴. 南京工业大学学报(自然科学版). 2012(05)
[5]形状记忆合金超弹性分段线性模型及其阻尼特性[J]. 郑继周,张艳. 振动与冲击. 2012(03)
[6]基于频率效应的超弹性形状记忆合金本构模型[J]. 任文杰,李宏男,宋钢兵. 工程力学. 2008(09)
[7]SMA复合摩擦阻尼器性能的试验研究[J]. 薛素铎,石光磊,庄鹏. 地震工程与工程振动. 2007(02)
[8]在ABAQUS中开发实现Duncan-Chang本构模型[J]. 徐远杰,王观琪,李健,唐碧华. 岩土力学. 2004(07)
[9]板带钢热连轧及微观组织演变非线性三维仿真[J]. 李 平,庄 茁,李殿中,黄成江. 力学与实践. 2002(03)
硕士论文
[1]ABAQUS用户材料子程序开发及应用[D]. 杨曼娟.华中科技大学 2005
本文编号：3035918
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１结构模型??
山东大学硕士学位论文??器由ＳＭＡ棒自复位部分和楔形滑块摩擦耗能部分组成，其中楔形滑块的摩擦出??力与ＳＭＡ棒的出力成正比。阻尼器功能特性如下：①自复位功能，外力作用结??束后ＳＭＡ棒可以使楔块回到原位置；②较强的能量耗散功能，可以有效减少结??构在地震作用下的反应；③克服了静摩擦与动摩擦的界线，获得了稳定的摩擦耗??能能力。??出力?出力?出力??位移?￣￣￣?—?＾位移??ＳＭＡ超弹性曲线（不考虑耗能）?摩擦耗能曲线模型?阻尼器复合曲线模型??图２－２理想力－变形模型示意图??２．３试验研究??２．３．１试验尺寸设计??试验目的：（１）验证新型阻尼器的坡面摩擦机制与ＳＭＡ材料进行组合工作??的性能；（２）考察楔块摩擦阻尼器能否得到预期的、较饱满的、可恢复的滞回曲??线。??根据之前所述的阻尼器设计原理，如图２－３和图２－４，加工制作了阻尼器试??件。试件的四个摩擦楔块由Ｑ２３５Ｂ钢制成，屈服强度为２３５ＭＰａ，楔块是使用铣??床加工的。组装好的阻尼器总长度为２１０ｍｍ，高１６０ｍｍ，厚７０ｍｍ；各楔形滑??块间的接触斜面与水平面的夹角为ａ?＝４５°?，称为主坡面倾角；“Ｖ”型摩擦接触??斜面的角度３?＝１１．３°，称为副坡面倾角；试件使用的两根形状记忆合金棒是由镍??钛合金制成的，直径为７．５ｍｍ，单根总长度为２５５ｍｍ，净长度为１８５ｍｍ，两侧??为螺纹段；安装前，先对ＳＭＡ棒进行热处理，并进行训练使其性能达到稳定状??态。??图２－５为阻尼器的试验装置，将试件放置在刚性试验台上，并承受垂直布置??的ＭＴＳ施加的压缩－卸载反向力。通过连接到ＭＴＳ的称重传感器记录试件的出??力，并测量楔块Ｉ和
山东大学硕士学位论文??两??（ａ）楔块１１１和ＩＶ?（ｂ）楔块Ｉ和ＩＩ??图２－３楔块加工尺寸图（ｍｍ）??／螺纹部分????；＜＾??＾?，?Ａ?／有效截面部分??ｒ＼ｙｉ??ｃｊ?ｍ?ｉｖ??Ｉ＾Ｖｊ??／螺纹部分??图２－４阻尼器组装示意图??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]铰支桁架-框架结构抗震设计与性能研究[J]. 蒋庆,王瀚钦,冯玉龙,种迅. 工程力学. 2019(03)
[2]摩擦耗能型SMA杆自复位梁柱节点滞回性能分析[J]. 李灿军,周臻,谢钦. 工程力学. 2018(04)
[3]不同直径NiTi形状记忆合金棒材的超弹性试验研究[J]. 王伟,邵红亮. 结构工程师. 2014(03)
[4]EPS颗粒轻质混合土的蠕变模型及其有限元二次开发[J]. 高洪梅,陈国兴. 南京工业大学学报(自然科学版). 2012(05)
[5]形状记忆合金超弹性分段线性模型及其阻尼特性[J]. 郑继周,张艳. 振动与冲击. 2012(03)
[6]基于频率效应的超弹性形状记忆合金本构模型[J]. 任文杰,李宏男,宋钢兵. 工程力学. 2008(09)
[7]SMA复合摩擦阻尼器性能的试验研究[J]. 薛素铎,石光磊,庄鹏. 地震工程与工程振动. 2007(02)
[8]在ABAQUS中开发实现Duncan-Chang本构模型[J]. 徐远杰,王观琪,李健,唐碧华. 岩土力学. 2004(07)
[9]板带钢热连轧及微观组织演变非线性三维仿真[J]. 李 平,庄 茁,李殿中,黄成江. 力学与实践. 2002(03)
硕士论文
[1]ABAQUS用户材料子程序开发及应用[D]. 杨曼娟.华中科技大学 2005
本文编号：3035918
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3035918.html
